Intégration de l`énergie éolienne au réseau électrique Plan

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Intégration de l’énergie éolienne au réseau électrique
B. Francois
[email protected]
http://l2ep.univ-lille1.fr/
Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique de Puissance de Lille (L2EP)
Ecole Centrale de Lille
Séminaire “Le développement des Energies éoliennes en Tunisie”
Association des Spécialistes Electriciens de Tunisie
19 novembre 2009
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Plan
1) Raccordement
Technologies d’éoliennes
Prescriptions (tension, flicker, protection
)
2) Fonctionnement du systeme
sensibilité au défaut de tension
besoin en réserve
participation aux services systeme
3) Prospectives de recherche et
Solutions futures

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Introduction
Le Système électrique = adéquation offre de production avec une demande
de consommation à travers un réseau.
La demande est variable , même si elle est prévisible, il reste un aspect
stochastique.
Pour faire face à l’aléa de la demande, les moyens de production doivent
être contrôlables : maitrise de l énergie injectée, fourniture de programme
de production, modulations rapides à la hausse ou à la baisse, …
La production éolienne est variable, peu flexible (arrêt/démarra
g
e) et fournit
des programmes de production incertain.
La production éolienne n’est pas programmable et représente un aléa
supplémentaire dans le système.
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Quels sont les problèmes ?
_ Le raccordement au réseau (capacité d’accueil, qualité de tension, …)
_ Le fonctionnement du système électrique électrique ( tenue aux défauts,
participation aux services système, réserve, …)
_ Les marchés de l’électricité (insertion de la production d’énergies
renouvelables dans la planification, marché J-1, ajustement, …)
Quelles sont les solutions pour une intégration à grande échelle ?
Les réponses changent
selon la technologie d’éolienne…

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(Source : Alstom Power [MOL 04] [MOL 04] )
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Le raccordement
-> La puissance crête des éoliennes augmente continuellement
La technologie évolue pour augmenter le productible
-> Sur un territoire donné, le nombre de site exposé à des vents réguliers est
limité
-> Objectifs nouveaux : Meilleure exploitation des ressources éoliennes
La technologie suit les exigences des opérateurs de réseau
-> prendre en compte les exigences techniques
-> loi, décrets d’application, appel d’offre, …
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Electronique
de puissance
Eoliennes à vitesse variable
Machine asynchrone à cage
Machine synchrone à rotor bobiné
Machine synchrone à aimant permanent
Machine à double alimentation
Eoliennes à vitesse fixe
Classement général
Puissance crête
Coup de projecteur sur les différentes technologies

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β
multiplicateur
Gene rateur asynchr one
Ω
Ω
t
v
R
E
S
E
A
U
X
AC 50 Hz
Compensation de la
puissance ré active
Vitesse lente
Vitesse rapide
(1500tr/min)
Principe de base
Technologie :Eolienne à vitesse fixe
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Puissance maximale
La vitesse du générateur doit être
adaptée
A
Ω
1
v1
P1
Power
⇒Maximum power tracking
B
P2
v2
Vitesse du
vent
C
Ω
2
P3
Benefice
Ω
mec
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Simulation
Vitesse mécanique (tr/mn)
Puissance électrique (kW)
Mesure
Mais, ce domaine de fonctionnement est limité
aux faibles vitesses et faibles puissances
Technologie : Eolienne à vitesse variable
Principe de base

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⇒Maximum power tracking
⇒Reduction du bruit (lors des fonctionnement à faible puissance)
⇒Reduction des efforts mécaniques
⇒Un peu moins de variations de puissance (stockage mecanique dans
la turbine, stockage électrique dans le bus continu)
Technologie : Eolienne à vitesse variable
Avantage
⇒Une plus grande flexibilité par l’électronique de puissance,
augmentation de la contrôlabilité ( contrôle possible en puissance
active, reactive, en tension, …)
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Electronique de puissance
Vitesse lente
Vitesse rapide
(1500tr/min)
Rt
β
multiplicateur
Generateur asynchrone
Ω
Ω
t
Τ
g
Τ
a
v
C
i
machine
igrid
u
Lt
R
E
S
E
A
U
X
AC 50 Hz
Fréquence variable
AC AC
DC DC
Générateur synchrone à rotor bobiné
Générateur synchrone à aimant permanent
Rt
β
Generateur synchrone
Ω
t
Τ
a
v
C
i
machine
igrid
u
Lt
R
E
S
E
A
U
X
AC 50 H z
Fréquence variable
AC AC
DC DC
Vitesse lente
Electronique de puissance
[FRA 05]
[FRA 05]
Technologie : Eolienne à vitesse variable